Fuente de luz de diamante - Diamond Light Source
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 Edificio Diamond Light Source
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| Formación | ~ 2001 |
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| Sede | Chilton , Oxfordshire , Reino Unido |
| Líder | Profesor Andrew Harrison |
| Sitio web | diamante |
Diamond Light Source (o Diamond ) es la instalación científica de fuente de luz sincrotrón nacional del Reino Unido ubicada en el campus de ciencia e innovación de Harwell en Oxfordshire . Su propósito es producir haces de luz intensos cuyas características especiales sean útiles en muchas áreas de la investigación científica. En particular, se puede utilizar para investigar la estructura y propiedades de una amplia gama de materiales, desde proteínas (para proporcionar información para diseñar nuevos y mejores medicamentos) y componentes de ingeniería (como una paleta de ventilador de un motor de avión) hasta la conservación de artefactos arqueológicos (por ejemplo , el buque insignia de Enrique VIII , el Mary Rose ).
Hay más de 50 fuentes de luz en todo el mundo. Con una energía de 3 GeV, Diamond es un sincrotrón de energía media que actualmente opera con 32 líneas de luz.
Diseño, construcción y finanzas
El sincrotrón Diamond es la instalación científica más grande financiada por el Reino Unido que se construirá en el Reino Unido desde el sincrotrón de protones Nimrod, que se ubicó en el Laboratorio Rutherford Appleton en 1964. Las instalaciones cercanas incluyen ISIS Neutron and Muon Source , Central Laser Facility y el laboratorios en Harwell y Culham (incluido el proyecto Joint European Torus (JET)). Reemplazó al sincrotrón de segunda generación que estaba en el Laboratorio Daresbury en Cheshire.
Diamond produjo su primer rayo de usuario a finales de enero de 2007 y fue inaugurado formalmente por la reina Isabel II el 19 de octubre de 2007.
Construcción
Un estudio de diseño durante la década de 1990 fue completado en 2001 por científicos de Daresbury y la construcción comenzó después de la creación de la compañía operadora, Diamond Light Source Ltd.
Los costos de construcción de £ 260 millones cubrieron el edificio sincrotrón, los aceleradores en su interior, las primeras siete estaciones experimentales (líneas de luz) y el bloque de oficinas adyacente, Diamond House.
Gobernancia
La instalación es operada por Diamond Light Source Ltd, una empresa conjunta establecida en marzo de 2002. La compañía recibe el 86% de su financiamiento del gobierno del Reino Unido a través del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC) y el 14% del Wellcome Trust .
Sincrotrón
Diamond genera luz de sincrotrón en longitudes de onda que van desde los rayos X hasta el infrarrojo lejano . Esto también se conoce como radiación de sincrotrón y es la radiación electromagnética emitida por partículas cargadas que viajan cerca de la velocidad de la luz cuando su trayectoria se desvía de una línea recta. Se utiliza en una gran variedad de experimentos para estudiar la estructura y el comportamiento de muchos tipos diferentes de materia.
Las partículas que usa Diamond son electrones que viajan a una energía de 3 GeV alrededor de un anillo de almacenamiento de circunferencia de 561,6 m . Este no es un círculo verdadero, sino un polígono de 48 lados con un imán de flexión en cada vértice y secciones rectas en el medio. Los imanes de flexión son imanes dipolo cuyo campo magnético desvía los electrones para dirigirlos alrededor del anillo. Dado que Diamond es una fuente de luz de tercera generación, también utiliza conjuntos especiales de imanes llamados dispositivos de inserción. Estos hacen que los electrones se ondulen y es su cambio repentino de dirección lo que hace que los electrones emitan un rayo de radiación electromagnética excepcionalmente brillante, más brillante que el de una sola curva cuando se viaja a través de un imán de curvatura. Esta es la luz de sincrotrón utilizada para experimentos. Sin embargo, algunas líneas de luz utilizan luz únicamente de un imán de flexión sin la necesidad de un dispositivo de inserción.
Los electrones alcanzan esta alta energía a través de una serie de etapas de preacelerador antes de ser inyectados en el anillo de almacenamiento de 3 GeV:
- un cañón de electrones - 90 keV
- un acelerador lineal de 100 MeV
- un sincrotrón de refuerzo de 100 MeV - 3 GeV (158 m de circunferencia).
El sincrotrón Diamond está ubicado en un edificio toroidal plateado de 738 m de circunferencia, que cubre un área de más de 43.300 metros cuadrados, o el área de más de seis campos de fútbol . Este contiene el anillo de almacenamiento y una serie de líneas de luz , con el acelerador lineal y el sincrotrón de refuerzo alojados en el centro del anillo. Estas líneas de luz son las estaciones experimentales donde la interacción de la luz de sincrotrón con la materia se utiliza con fines de investigación. Siete líneas de luz estaban disponibles cuando Diamond entró en funcionamiento en 2007, y se conectaron más a medida que continuaba la construcción. En abril de 2019 había 32 líneas de luz en funcionamiento. Diamond está destinado en última instancia a albergar alrededor de 33 líneas de luz, apoyando las ciencias de la vida, físicas y ambientales.
Diamond también alberga once microscopios electrónicos . Nueve de ellos son microscopios crioelectrónicos especializados en ciencias de la vida, incluidos dos proporcionados para uso industrial en asociación con Thermo Fisher Scientific; los dos microscopios restantes están dedicados a la investigación de materiales avanzados.
Estudios de caso
- En septiembre de 2007, científicos de la Universidad de Cardiff dirigidos por Tim Wess, descubrieron que el sincrotrón Diamond podría usarse para ver el contenido oculto de documentos antiguos mediante iluminación sin abrirlos (capas de pergamino penetrantes ).
- En noviembre de 2010, los datos recopilados en Diamond por el Imperial College de Londres formaron la base para un artículo en la revista Nature que avanzó en la comprensión de cómo el VIH y otros retrovirus infectan las células humanas y animales. Los hallazgos pueden permitir mejoras en la terapia génica para corregir el mal funcionamiento de los genes.
- En junio de 2011, los datos de Diamond llevaron a un artículo en la revista Nature que detallaba la estructura 3D de la proteína receptora de histamina H1 humana. Esto condujo al desarrollo de antihistamínicos de "tercera generación" , fármacos eficaces contra algunas alergias sin efectos secundarios adversos.
- Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias en abril de 2018, una colaboración de cinco instituciones, incluidos científicos de Diamond, utilizó tres de las líneas de luz macromoleculares de Diamond para descubrir detalles de cómo una bacteria usaba el plástico como fuente de energía. Los datos de alta resolución permitieron a los investigadores determinar el funcionamiento de una enzima que agarraba el plástico PET . Posteriormente se realizó un modelado computacional para investigar y así mejorar este mecanismo.
- Un artículo publicado en Nature en 2019 describió cómo una colaboración multidisciplinaria mundial diseñó varias formas de controlar las nanopartículas metálicas, incluida la síntesis a un costo sustancialmente reducido para su uso como catalizadores para la producción de bienes cotidianos.
- La investigación realizada en Diamond Light Source en 2020 ayudó a determinar la estructura atómica del SARS-CoV-2 , el virus responsable del COVID-19 .
Ver también
- Lista de instalaciones de radiación de sincrotrón
- Fuente de radiación de sincrotrón (SRS)
- Instalación europea de radiación sincrotrón (ESRF)
- MAX IV
- BESSY
- SOLEIL
- Fuente de luz canadiense (CLS)
Referencias
enlaces externos
- Página web oficial
- Diamante: la respuesta de Gran Bretaña al artículo de Large Hadron Collider Guardian que describe la máquina y sus aplicaciones
Coordenadas : 51 ° 34′28 ″ N 1 ° 18′39 ″ W / 51,57444 ° N 1,31083 ° W